Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. ОБРАЗОВАНИЕ И РАЗЛЕТ КАТОДНОЙ ПЛАЗМЫ В КОАКСИАЛЬНЫХ ДИОДАХ С МАГНИТНОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ 10
1.1. Типы диодов с магнитной изоляцией 10
1.2. Образование катодной плазмы 16
1.3. Разлет плазмы вдоль магнитного поля 20
1.4. Разлет плазмы поперек магнитного поля 27
ВЫВОДУ 35
ГЛАВА 2. ПРОБОЙ КОАКСИАЛЬНОГО ДЖ)ДА ПОПЕРЕК ОДНОРОДНОГО
МАГНИТНОГО ПОЛЯ 39
2.1. Модель пробоя коаксиального диода поперек однородного магнитного поля 40
2.2. Сравнение модели с экспериментальными результатами вывода 52
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДЫ ИЗЛЕРЕНИЯ ПА
РАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОННЫХ ПУЧКОВ . 63
3.1. Ускоритель электронов РЭМ 63
3.2. Измерение параметров электронных пучков . 70
ГЛАВА 4. МЕТОДЫ УВЕЛИЧЕНИЯ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСА ТОКА КЛМИ. 82
4.1. Проверка модели пробоя КДМИ поперек однородного магнитного поля 82
4.2. Методы увеличения длительности импульса тока КДМИ в однородном магнитном поле 86
4.3. Разлет плазмы и формирование электронного пучка в диоде с неоднородным магнитным полем 92
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 112
ЛИТЕРАТУРА 117
- Типы диодов с магнитной изоляцией
- Модель пробоя коаксиального диода поперек однородного магнитного поля
- Ускоритель электронов РЭМ
- Проверка модели пробоя КДМИ поперек однородного магнитного поля
Типы диодов с магнитной изоляцией
В литературе описано большое количество разных конструкций КДМИ, используемых для получения как электронных, так и ионных пучков. С точки зрения изучения разлета катодной плазмы их удобно разделить на два типа, представленные на рис.1Л,а,б. К пер -вому типу относятся диоды, внутренний электрод которых находится в области однородного магнитного поля 3 (рис.1.1,а). Напряженность поля б выбирается такой, чтобы при заданном напряжении на диоде U. электроны, эмиттированные катодом, не пересекали межэлектродный промежуток СІ-IIQ-I I , где и % - радиусы анода и катода, соответственно. Нахождению критической напряженности &Кр , при которой происходит отсечка электронного тока, текущего поперек магнитных силовых линий, посвящены работы /46-48_/ . В /їб/ исследована магнитная изоляция в нерелятивистском случае.
class2 ПРОБОЙ КОАКСИАЛЬНОГО ДЖ)ДА ПОПЕРЕК ОДНОРОДНОГО
МАГНИТНОГО ПОЛЯ class2
Модель пробоя коаксиального диода поперек однородного магнитного поля
Разработка модели пробоя коаксиального диода поперек маг -нитного поля последовательно осуществлялась в работах /109, 120 - 125/ . В /Ї09, 120/ была обозначена структура модели и проделаны качественные расчеты, позволившие обсудить некоторые экспериментальные результаты. При этом отмечалось, что для более полной оценки t- по предлагаемой модели необходимо решать не -линейное уравнение, описывающее движение плазмы на стадии разви -тия центробежной неустойчивости, используя при этом ненулевые начальные условия. Такая задача была решена в /І2І, 122/ .для постоянных во времени /7 и U. . В /І23 - 125/ изложены соображения, позволяющие учесть падение концентрации плазмы в процессе разлета. Последующее изложение мы будем вести, придерживаясь, в основном, работ /l2I - 12Ъ] .
Итак, предлагаемая модель развития пробоя КДЖ поперек сильного однородного магнитного поля включает в себя: а) разлет катодной плазмы в виде струй, исходящих из отдельных эмиссионных центров на катоде при их одновременном раз -множений, и образование в некоторый момент Va более или менее плазменного слоя вокруг катода; б) развитие центро -бежной неустойчивости в образовавшемся плазменном слое.
В модели принимается, что пробой диода происходит при при -ближений катодной плазмы к аноду на расстояние, для которого магнитное поле становится критическим.
class3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДЫ ИЗЛЕРЕНИЯ ПА
РАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОННЫХ ПУЧКОВ class3
Ускоритель электронов РЭМ
Ускоритель релятивистских электронных микросекундных пучков РЭМ был запущен в 1978 г. /l29_/ , его подробное описание содержится в работе /іЗО/ .
Схема ускорителя приведена на рис.3.І. В отличие от первоначального варианта /129, I30_/ , в котором применялись первичный емкостной и вторичный индуктивный накопители энергии, в нашей работе использовался только емкостной накопитель. Отказ от индук -тивного накопителя был вызван стремлением увеличить темп работы (время между импульсами сократилось примерно в 5 раз), а также тем, что часто изменяемые параметры нагрузки требовали такого же частого пересчета параметров прерывателя тока (выполненного из электрически взрываемых проводников) индуктивного накопителя. Емкостной накопитель представляет собой 5-ступенчатый генератор импульсного напряжения (ГИН
Проверка модели пробоя КДМИ поперек однородного магнитного поля
Линейная плотность электронного тока / , снимаемого с катодной плазмы, явным образом не входит в выражения (2.8) и (2.31), определяющие время коммутации с . Однако увеличение у может приводить к увеличению концентрации плазмы /7 , что без учета соображений, позволивших получить соотношение (2.36), должно приводить к уменьшению скорости пробоя Тр (рис.2.2). Такой вывод следует из работ /22, 85, І2о/ , в которых эксперименты проводились в условиях, когда напряженность электрического поля в межэлектродном зазоре менялась одновременно с плотностью тока. Как уже отмечалось, в работе [20J было высказано ротивоположное мнение, причем эксперименты проводились также в условиях, когда / менялось вместе с U .
Согласно нашей модели, скорость пробоя т« может как уве личиваться, так и уменьшаться с ростом / . Все зависит от со J с/А/ отношения скорости генерации плазмы на катоде -тр и скорости 2 (2.36). При этом зависимость t (j) должна быть достаточно слабой, поскольку и -г- /Ї44/ , и ZJ" /зб/ увеличиваются с ростом / . Последнее обстоятельство уже было использовано нами при сравнении модели с экспериментами в 2.2, где вне зависимости от условий экспериментов величина П а. выбиралась равной I013 см"2.
